专利名称：一种电机故障检测设备及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机检测技术领域，尤其涉及一种电机故障检测设备及系统。
背景技术：
电能是现代社会最重要的能源之一。发电机是将其它形式的能源转换成电能的设 备，发电机的工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律，通过适当的导磁和导电材料构成 互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机通常由定 子、转子、端盖及轴承等部件构成，由轴承及端盖将发电机的定子及转子连接起来，使转子 在定子中旋转，作切割磁力线运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出到回路中，便产 生了电流。其中，定子本体、定子绕组(或线圈)、转子本体和转子绕组(或线圈)组成发电 机的基本电气结构。在发电机的运行过程中，绝大多数故障源于发电机绕组(包括定子绕组和转子绕 组)，发电机各种异常运行对发电机绕组也极易产生破坏影响，因此对发电机绕组的电气故 障的有效检测对系统的安全稳定供电意义重大。现有技术中，普遍采用直流电阻检测仪对 发电机绕组的直流电阻进行检测，采用绝缘电阻检测仪(兆欧表)对发电机绕组的绝缘电 阻进行检测，以定位发电机绕组的电气故障，维护系统的安全稳定供电。
实用新型内容本实用新型提供一种电机故障检测设备及系统，用以实现对发电机绕组的直流电 阻和绝缘电阻的多功能检测。本实用新型提供的电机故障检测设备，包括操作键盘(100)、主控制器芯片 (101)、恒流电源(102)、高压电源(103)、信号采集�？�(104)、数字/模拟A/D转换器
(105)、显示电路(106)和显示屏(107)，其中主控制器芯片(101)，用于监控用户通过操作键盘(100)触发的检测事件，当检测 事件为测量直流电阻的第一检测事件时，控制恒流电源(102)的开启和关闭以完成对被测 发电机绕组的充电，在对被测发电机绕组充电完成后控制信号采集�？�(104)采集直流电 阻信号；当检测事件为测量绝缘电阻的第二检测事件时，控制信号采集�？�(104)采集绝 缘电阻信号，并控制高压电源(103)开启以对被测发电机绕组充电，在对被测发电机绕组 充电过程中控制信号采集�？�(104)采集设定时间点的高压充电电阻信号；以及在接收到 A/D转换器(105)输出的直流电阻值或者绝缘电阻值时触发显示电路(106)，在接收到A/ D转换器(105)输出的设定时间点的高压充电电阻值时确定绝缘电阻参数并触发显示电路
(106)；信号采集�？�(104)，用于在主控制器芯片(101)的控制下，通过第一接口采集充 电完成的被测发电机绕组的直流电阻信号，通过第二接口采集被测发电机绕组的绝缘电阻 信号和设定时间点的高压充电电阻信号；A/D转换器(105)，用于对信号采集�？�(104)采集到的直流电阻信号、绝缘电阻信号、以及设定时间点的高压充电电阻信号进行模数转换，分别得到直流电阻值、绝缘电阻 值以及设定时间点的高压充电电阻值；显示电路(106)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，控制显示屏(107)显示被 测发电机绕组的检测结果。较佳的，该电机故障检测设备，还包括消弧电路(108)，用于在第一检测事件完成之后，对电机故障检测设备进行消弧。为了实现与上位机的通信，该电机故障检测设备，还包括数据接口(109)，其中主控制器芯片(101)，还用于通过数据接口(109)与上位机进行通信，上报被测发 电机绕组的检测结果。较佳的，该电机故障检测设备，还包括声光报警电路(110)，其中主控制器芯片(101)，还用于当检测结果满足设定的报警条件时，触发声光报警电 路(110)；声光报警电路(110)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，发出声报警信号和光
报警信号。较佳的，该电机故障检测设备，还包括温湿传感器(111)，其中主控制器芯片(101)，还用于在监控到检测事件时，同步触发温湿传感器(111)；温湿传感器(111)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，向主控制器芯片(101) 返回测量得到的环境温度值和环境湿度值，以便在显示被测发电机绕组的检测结果的同时 显示所述环境温度值和环境湿度值。较佳的，该电机故障检测设备，还包括存储器(112)，用于存储被测发电机绕组的检测结果。本实用新型提供一种电机故障检测系统，包括上述的电机故障检测设备(10)和 上位机(20)，电机故障检测设备(10)具有数据接口(109)，电机故障检测设备(10)的数据 接口(109)通过数据线与上位机(20)的数据接口(200)相连，其中所述上位机(20)，用于接收电机故障检测设备(10)上报的被测发电机绕组的检 测结果，对所述检测结果进行智能分析，定位被测发电机发生电气故障的部位以及造成电 气故障的原因。本实用新型提供的电机故障检测设备，集数据采集和故障诊断于一体，是电机电 磁特性检测的全面解决方案，可全面诊断电机空载、轻载和满载三种运行状态下的轴承故 障、定子故障和转子故障，彻底取代万用表、兆欧表、电桥、匝间短路实验仪及电流分析仪器 等设备。本实用新型实施例提供的电机故障检测设备，采用先进的恒流电源技术，大大降低 了设备的体积、重量与功耗，缩短了测量时间，保证了测量结果的稳定可靠性。本实用新型提供的基于电机故障检测设备的电机故障检测系统，能够准确定位发 电机的电气故障，为故障排查打下基础，从而及时、有效的避免安全隐患的发生。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过 在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本实用新型实施例提供的电机故障检测设备的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的电机故障检测系统的结构框图。
具体实施方式
本实用新型旨在提供一种电机故障检测设备及系统，用以实现对发电机绕组的直 流电阻和绝缘电阻的多功能检测，从而提升定位发电机绕组电气故障的便利性，有效维护 系统的安全稳定供电。以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描 述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，并且在不冲突 的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。检测发电机绕组的直流电阻为了检测发电机绕组(或线圈)的质量及回路的完整 性，以发现制造或设备运行过程中造成的导线断裂、接头开焊、接触不良、匝间短路等缺陷。 主要包括以下几项检测目的检测发电机绕组内部导线和引线的焊接质量；检测发电机绕组或引线有无折断处；检测并联支路的正确性，是否存在由几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断 线的情况。发电机绕组的直流电阻测量包括如下测量直流电阻的检测事件(为了便于区分 称为第一检测事件)1、UV相直流电阻测试，对应的检测结果为UV相直流电阻值；2、VW相直流电阻测试，对应的检测结果为VW相直流电阻值；3、WU相直流电阻测试，对应的检测结果为WU相直流电阻值。检测发电机绕组的绝缘电阻为了检测发电机绕组(或线圈)的绝缘状态，以发现 影响设备绝缘的异物，绝缘体局部或整体受潮和脏污，绝缘油严重劣化，绝缘击穿和严重热 老化等缺陷。主要包括以下几项检测目的检测绝缘电阻值，可以发现绝缘严重受潮、脏污和贯穿性的绝缘缺陷；测量绝缘吸收比和绝缘极化指数，可以判断绝缘的受潮程度。发电机绕组的绝缘电阻测量包括如下测量绝缘电阻的检测事件(为了便于区分 称为第二检测事件)1、相间绝缘电阻测试，对应的检测结果为相间绝缘电阻值、相间绝缘吸收比(R6CIs/ R15s，第60s相间高压充电电阻值与第15s相间绝缘电阻值之比)和相间绝缘极化指数 (R_s/R6CIs，第600s相间绝缘电阻值与第60s相间绝缘电阻值之比)，所述的相间绝缘电阻 具体分为UV相间绝缘电阻、VW相间绝缘电阻和WU相间绝缘电阻，即相间绝缘电阻测试具 体对应三个检测事件；2、相与机壳绝缘电阻测试，对应的检测结果为相与机壳绝缘电阻值、相与机壳绝 缘吸收比(r6cis/r15s)和相与机壳绝缘极化指数(r6(icis/r6j，所述的相与机壳绝缘电阻具体分 为U相与机壳绝缘电阻、V相与机壳绝缘电阻和W相与机壳绝缘电阻，即相与机壳绝缘电阻 测试具体对应三个检测事件；
6[0045]3、励磁线圈与机壳绝缘电阻测试，对应的检测结果为励磁线圈与机壳绝缘电阻 值、励磁线圈与机壳绝缘吸收比和励磁线圈与机壳绝缘极化指数(r_s/R6J，所 述的励磁线圈与机壳绝缘电阻具体分为u相励磁线圈与机壳绝缘电阻、v相励磁线圈与机 壳绝缘电阻和w励磁线圈相与机壳绝缘电阻，即励磁线圈与机壳绝缘电阻测试具体对应三 个检测事件。本实用新型实施例提供了一种电机故障检测设备，电机故障检测设备自身可以采用 两种供电方式一种是220V交流供电，另一种是蓄电池直流供电。如图1所示，电机故障检测 设备包括操作键盘(100)、主控制器芯片(101)、恒流电源(102)、高压电源(103)、信号采集�？� (104)、A/D(数字/模拟)转换器(105)、显示电路(106)和显示屏(107)。具体实施中，高压电 源(103)提供的电压值一般为1000V，恒流电源(102)提供的电流值一般为2A。其中主控制器芯片(101)，用于监控用户通过操作键盘(100)触发的检测事件，当检测 事件为测量直流电阻的第一检测事件时，控制恒流电源(102)的开启和关闭以完成对被测 发电机绕组的充电，在对被测发电机绕组充电完成后控制信号采集�？�(104)采集直流电 阻信号；当检测事件为测量绝缘电阻的第二检测事件时，控制信号采集模块(104)采集绝 缘电阻信号，并控制高压电源(103)的开启以对被测发电机绕组充电，在对被测发电机绕 组充电过程中控制信号采集�？�(104)采集设定时间点的高压充电电阻信号；以及在接收 到A/D转换器(105)输出的直流电阻值或者绝缘电阻值时触发显示电路(106)，在接收到 A/D转换器(105)输出的设定时间点的高压充电电阻值时确定绝缘电阻参数并触发显示电 路(106)；具体实施中绝缘电阻参数包括绝缘吸收比和绝缘极化指数(具体分为相间、相与 机壳、励磁线圈与机壳三种情况)，如果第二检测事件为相间绝缘电阻测试，则相间绝缘电 阻测试中设定时间点的高压充电电阻值一般选取第15秒的相间绝缘电阻值R15s、第60秒 的高压充电电阻值R6(1s和第600秒的高压充电电阻值R_s，相间绝缘吸收比通过R6(1s/R15s确 定，相间绝缘极化指数通过R_s/R6(1s确定；信号采集�？�(104)，用于在主控制器芯片(101)的控制下，通过第一接口采集充 电完成的被测发电机绕组的直流电阻信号，或者通过第二接口采集被测发电机绕组的绝缘 电阻信号和设定时间点的高压充电电阻信号；A/D转换器(105)，用于对信号采集�？�(104)采集到的直流电阻信号、绝缘电阻 信号、以及设定时间点的高压充电电阻信号进行模数转换，得到直流电阻值、绝缘电阻值以 及设定时间点的高压充电电阻值；显示电路(106)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，控制显示屏(107)显示被 测发电机绕组的检测结果。需要说明的是，绝缘电阻测量开始之前应拆除被测发电机的电源及所有对外连 线，并将被试发电机接地放电至少lmin(电容量较大的发电机应至少放电2min)，以避免触 电并且提升检测结果的准确性。直流电阻测量完成之后，需要对电机故障检测设备进行消弧，较佳的，该电机故障 检测设备还包括消弧电路(108)，用于在第一检测事件(即对直流电阻的测量)完成之后， 对电机故障检测设备进行消弧。消弧是为了防止漏电或者过压，能够有效保护电机故障检 测设备，提高电机故障检测设备的运行安全性和供电可靠性。具体实施中，需要保证至少30秒的消弧时间才能达到完全消弧的目的。电机故障检测设备还可以与上位机进行通信以上报检测结果，由上位机对检测结 果进行傅立叶变换、自适应滤波、短时傅立叶变换等处理，以图形、报表等形式展现检测结 果。由于电机故障检测的复杂性，电机故障检测设备结合上位机实现电机电气故障的准确 定位至关重要，上位机通过对检测结果的智能分析(包括频谱、波形、故障现象的结果)定 位发生电气故障的部位以及造成电气故障的原因等。为了使电机故障检测设备具体通信功 能，实现与上位机的通信，该电机故障检测设备还包括数据接口(109)，其中主控制器芯片(101)通过数据接口(109)与上位机进行通信，上报被测发电机绕 组的检测结果。具体实施中，所述的数据接口可以为RS232接口、或者USB (UniversalSerial Bus，通用串行总线)接口。具体实施中，为了提升安全性，电机故障检测设备还具备声光报警功能，以便在检 测出发电机发生故障时及时报警，则所述电机故障检测设备还包括声光报警电路(110)，其 中主控制器芯片(101)，还用于当检测结果满足设定的报警条件时，触发声光报警电 路(110)；声光报警电路(110)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，发出声报警信号和光
报警信号。具体实施中还可以设定故障级别，不同级别的故障触发不同的声光报警信号，例 如故障轻微则蜂鸣器响一声并且二极管指示灯以黄色闪烁，故障严重则蜂鸣器发出连续的 嘀嘀声并且二极管指示灯以红色闪烁。具体实施中，电机故障检测设备还可同时具备温湿度检测功能，该电机故障检测 设备还可包括温湿传感器(111)，其中主控制器芯片(101)，还用于在监控到检测事件时，同步触发温湿传感器(111)；温湿传感器(111)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，向主控制器芯片(101) 返回测量得到的环境温度值和环境湿度值，以便在显示被测发电机绕组的检测结果的同时 显示测量得到的环境温度值和环境湿度值。较佳的，该电机故障检测设备还包括存储器(112)，用于存储被测发电机绕组的检 测结果，以备用户查询。具体的，存储器(112)可以采用SRAM (Static Random Access Memory，静态随机存 储器)、DRAM(动态随机存储器，Dynamic RAM)等。本实用新型实施例提供的电机故障检测设备，集数据采集和故障诊断于一体，是 电机电磁特性检测的全面解决方案，可全面诊断电机空载、轻载和满载三种运行状态下的 轴承故障、定子故障和转子故障，彻底取代万用表、兆欧表、电桥、匝间短路实验仪及电流分 析仪器等设备；本实用新型实施例提供的电机故障检测设备，采用先进的恒流电源技术，大大降 低了设备的体积、重量与功耗，缩短了测量时间，保证了测量结果的稳定可靠性；本实用新型实施例提供的电机故障检测设备，提供RS-232通信接口和USB通信接 口，可方便与上位机通信。[0069]在上述电机故障检测设备的基础上，本实用新型实施例同时提供了一种电机故 障检测系统，如图2所示，包括电机故障检测设备(10)和上位机(20)，电机故障检测设备 (10)具有数据接口(109)，电机故障检测设备(10)的数据接口(109)通过数据线与上位机 (20)的数据接口(200)相连，具体的，数据接口(109)和数据接口(200)可以采用RS232接 口、USB接口等。其中上位机(20)，用于接收电机故障检测设备(10)上报的被测发电机绕组的检测结 果，对该检测结果进行智能分析，定位被测发电机发生电气故障的部位以及造成电气故障 的原因。本实用新型实施例提供的基于电机故障检测设备的电机故障检测系统，能够准确 定位发电机的电气故障，为故障排查打下基�。佣笆�、有效的避免安全隐患的发生。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种电机故障检测设备，其特征在于，包括操作键盘(100)、主控制器芯片(101)、恒流电源(102)、高压电源(103)、信号采集�？�(104)、数字/模拟A/D转换器(105)、显示电路(106)和显示屏(107)，其中主控制器芯片(101)，用于监控用户通过操作键盘(100)触发的检测事件，当检测事件为测量直流电阻的第一检测事件时，控制恒流电源(102)的开启和关闭以完成对被测发电机绕组的充电，在对被测发电机绕组充电完成后控制信号采集�？�(104)采集直流电阻信号；当检测事件为测量绝缘电阻的第二检测事件时，控制信号采集�？�(104)采集绝缘电阻信号，并控制高压电源(103)开启以对被测发电机绕组充电，在对被测发电机绕组充电过程中控制信号采集�？�(104)采集设定时间点的高压充电电阻信号；以及在接收到A/D转换器(105)输出的直流电阻值或者绝缘电阻值时触发显示电路(106)，在接收到A/D转换器(105)输出的设定时间点的高压充电电阻值时确定绝缘电阻参数并触发显示电路(106)；信号采集�？�(104)，用于在主控制器芯片(101)的控制下，通过第一接口采集充电完成的被测发电机绕组的直流电阻信号，通过第二接口采集被测发电机绕组的绝缘电阻信号和设定时间点的高压充电电阻信号；A/D转换器(105)，用于对信号采集模块(104)采集到的直流电阻信号、绝缘电阻信号、以及设定时间点的高压充电电阻信号进行模数转换，分别得到直流电阻值、绝缘电阻值以及设定时间点的高压充电电阻值；显示电路(106)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，控制显示屏(107)显示被测发电机绕组的检测结果。
2.如权利要求1所述的电机故障检测设备，其特征在于，还包括消弧电路(108)，用于在第一检测事件完成之后，对电机故障检测设备进行消弧。
3.如权利要求1或2所述的电机故障检测设备，其特征在于，还包括数据接口(109)， 其中主控制器芯片(101)，还用于通过数据接口(109)与上位机进行通信，上报被测发电机 绕组的检测结果。
4.如权利要求1所述的电机故障检测设备，其特征在于，还包括声光报警电路(110)， 其中主控制器芯片(101)，还用于当检测结果满足设定的报警条件时，触发声光报警电路 (110)；声光报警电路(110)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，发出声报警信号和光报警信号。
5.如权利要求1所述的电机故障检测设备，其特征在于，还包括温湿传感器(111)，其中主控制器芯片(101)，还用于在监控到检测事件时，同步触发温湿传感器(111)；温湿传感器(111)，用于在主控制器芯片(101)的触发下，向主控制器芯片(101)返回 测量得到的环境温度值和环境湿度值，以便在显示被测发电机绕组的检测结果的同时显示 所述环境温度值和环境湿度值。
6.如权利要求1所述的电机故障检测设备，其特征在于，还包括存储器(112)，用于存储被测发电机绕组的检测结果。
7. 一种电机故障检测系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的电机故障检测设备 (10)和上位机(20)，电机故障检测设备(10)具有数据接口 (109)，电机故障检测设备(10) 的数据接口(109)通过数据线与上位机(20)的数据接口(200)相连，其中所述上位机(20)，用于接收电机故障检测设备(10)上报的被测发电机绕组的检测结 果，对所述检测结果进行智能分析，定位被测发电机发生电气故障的部位以及造成电气故 障的原因。
专利摘要本实用新型公开了一种电机故障检测设备及系统，用以实现对发电机绕组的直流电阻和绝缘电阻的多功能检测。所述电机故障检测设备包括操作键盘(100)、主控制器芯片(101)、恒流电源(102)、高压电源(103)、信号采集�？�(104)、数字/模拟A/D转换器(105)、显示电路(106)和显示屏(107)。本实用新型提供的电机故障检测设备，集数据采集和故障诊断于一体，是电机电磁特性检测的全面解决方案。
文档编号G01R27/02GK201607510SQ20092035078
公开日2010年10月13日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者孙海昌, 张佳甜 申请人:北京瑞威泰克轨道技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
